08動力學(xué)1.doc

動力學(xué)一、選擇題 1. (5301) 某放射性同位素的半衰期為 5 d ，則經(jīng) 15 d后，所剩的同位素的量是原來的： (A) 1/3 (B) 1/4 (C) 1/8 (D) 1/162. (5707) 在反應(yīng) ABC，AD 中，活化能 E1 E2 E3，C 是所需要的產(chǎn)物，從動力學(xué)角度考慮，為了提高 C 的產(chǎn)量，選擇反應(yīng)溫度時(shí)，應(yīng)選擇： (A) 較高反應(yīng)溫度 (B) 較低反應(yīng)溫度 (C) 適中反應(yīng)溫度 (D) 任意反應(yīng)溫度 3. (5308) 2M P 為二級反應(yīng)，若 M 的起始濃度為1 moldm-3，反應(yīng)1 h后 ，M 的濃度減少 1/2，則反應(yīng) 2 h后 ，M 的濃度是：(A) 1/4 moldm-3 (B) 1/3 moldm-3 (C) 1/6 moldm-3 (D) 缺少k值無法求4. (5291) 某反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物濃度與時(shí)間成線性關(guān)系，則此反應(yīng)的半衰期與反應(yīng)物初始濃度： (A) 成正比 (B) 成反比 (C) 平方成反比 (D) 無關(guān)5. (5276) 水溶液反應(yīng) Hg + Tl3+ 2Hg2+ + Tl+ 的速率方程為r = kHgTl3+/ Hg2+。以下關(guān)于反應(yīng)總級數(shù) n 的意見哪個(gè)對？ (A) n = 1 (B) n= 2 (C) n = 3 (D) 無 n 可言6. (5278) 某反應(yīng)的速率常數(shù)k = 7.710-4 s-1，又初始濃度為 0.1 moldm-3，則該反應(yīng)的半衰期為： (A) 86 580 s (B) 900 s (C) 1 800 s (D) 13 000 s7. (5263) 已知二級反應(yīng)半衰期 t1/2 為 1/(k2c0)，則反應(yīng)掉1/4所需時(shí)間 t1/4 應(yīng)為： (A) 2/(k2c0) (B) 1/(3k2c0) (C) 3/(k2c0) (D) 4/(k2c0)8. (5223) 400 K 時(shí)，某氣相反應(yīng)的速率常數(shù)kp= 10-3(kPa)-1s-1，如速率常數(shù)用 kC表示，則 kC應(yīng)為：(A) 3.326 (moldm-3)-1s-1 (B) 3.010-4 (moldm-3)-1s-1(C) 3326 (moldm-3)-1s-1 (D) 3.010-7 (moldm-3)-1s-19. (5426) 根據(jù)常識, 試確定238U的半衰期近似為：（a表示年）(A) 0.310-6 s (B) 2.5 min (C) 5580 a (D) 4.5109 a10. (5264) 放射性Pb201 的半衰期為 8 h，1 g 放射性Pb201 在 24 h 后還剩下： (A) 1/8 g (B) 1/4 g (C) 1/3 g (D) 1/2 g 11/1. (5561) 平行反應(yīng) AB (1)； AD (2)，其反應(yīng) （1） 和（2） 的指前因子相同而活化能不同，E1為 120 kJmol-1，E2為 80 kJmol-1，則當(dāng)在 1000 K 進(jìn)行時(shí)，兩個(gè)反應(yīng)速率常數(shù)的比是： (A) k1/k2= 8.13810-3 (B) k1/k2= 1.228102 (C) k1/k2= 1.5510-5 (D) k1/k2= 6.47104 12. (5704) 基元反應(yīng) A + B - C A - B + C 的摩爾反應(yīng)焓 DrHm E1，且都在相同的升溫度區(qū)間內(nèi)升溫，則：(A) (B) （C） (D) 二、填空題 1. (5673) N2O5熱分解反應(yīng)速率常數(shù)在288 K時(shí)，為9.6710-6 s-1, Ea100.7 kJmol-1, 338 K時(shí)，速率常數(shù)為_。 2. (5664) 在300K時(shí), 鮮牛奶5h后即變酸, 但在275K的冰箱里，可保存50h, 牛奶變酸反應(yīng)的活化能是_。3. (5207) 氣相基元反應(yīng) 2AB 在一恒容的容器中進(jìn)行，p0為 A 的初始壓力, pt為時(shí)間 t 時(shí)反應(yīng)體系總壓，此反應(yīng)速率方程 dpt/ dt = 。 4. (5838) 綜合反應(yīng) C，穩(wěn)態(tài)近似處理的條件是 。穩(wěn)態(tài)濃度 cB= 。 5. (5629) 對起始只有反應(yīng)物的平行反應(yīng)： AB , AC. 當(dāng)反應(yīng)級數(shù)相同時(shí), 且B0 ，C0均為零時(shí), 其反應(yīng)速率之比等于_。 6. (5228) 實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)： 2A + B 2C + D 的速率方程為： r = k AB，反應(yīng)歷程為： A + BC + F (慢) A + FC + D (快) 則 k1與 k 的關(guān)系為 _ 。 7. (5311) 某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到 50%，75%，87.5% 所需時(shí)間分別為 t1/2，2t1/2，3t1/2, 則反應(yīng)對此物質(zhì)的級數(shù)為 _ 。 8. (5231) 反應(yīng)A + B C 的速率方程為：-dcA/dt = kAcAcB/cC，則該反應(yīng)的總級數(shù)是 _ 級。若濃度為 moldm-3，時(shí)間以 s 為單位，則速率常數(shù) kA的單位是 _ 。 9. (5310) 反應(yīng) aA P，已知反應(yīng)物消耗 5/9 所需時(shí)間是它消耗 1/3 所需時(shí)間的 2 倍，則該反應(yīng)的級數(shù)為 _ ，其計(jì)算式為 。10. (6366) 2H2O2(aq) 2H2(l)O2(g)被I-催化，已知Ea(cat)56.5 kJmol-1，Ea(uncat)=75.3 kJmol-1， 則k(I-)k(uncat)_。(T=298 K)11/1. (5464) 某反應(yīng)，其速率常數(shù) k (在313 K473 K范圍內(nèi))與溫度T關(guān)系如下： ks-11.581015 exp(-128.9 kJmol-1RT), 則該反應(yīng)的級數(shù)為_, 343 K時(shí)半衰期t1/2 = 。 12. (5659) 正反應(yīng)是放熱的對峙反應(yīng)在一定轉(zhuǎn)化率 x 時(shí)，存在一最宜溫度, 此時(shí)反應(yīng)速率 r 與溫度 T 的關(guān)系 (r/T)x_。 13. (5238) 某反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方程式為 1/2 A + B = D + 1/2 S, 其速率方程為： -dB/dt =2kA1/2B, 假如化學(xué)計(jì)量式寫成 A+2B=2D+S, 問這反應(yīng)的速率方程為 。14. (5209)反應(yīng) 2N2O5 4NO2+ O2 在328 K時(shí)，O2(g)的生成速率為0.7510-4 moldm-3s-1。 如其間任一中間物濃度極低, 難以測出, 則該反應(yīng)的總包反應(yīng)速率為 _moldm-3s-1, N2O5之消耗速率為_ moldm-3s-1，NO2之生成速率為_moldm-3s-1 。 15. (5432) 60 Co廣泛用于癌癥治療, 其半衰期為5.26 a (年), 則其蛻變速率常數(shù)為： _, 某醫(yī)院購得該同位素20 mg, 10 a后剩余 _ mg。 16. (5433) N2O5分解反應(yīng) 2N2O5 4NO2+O2 在T, p一定時(shí), 測得 dO2/dt =(1.510-4 s-1)N2O5, 反應(yīng)單向進(jìn)行基本能完全, 則該反應(yīng)的半壽期t1/2 = _ s。 17. (5986)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng) V3+ + Fe3+ V4+ +Fe2+，實(shí)驗(yàn)求得反應(yīng)速率方程為r=kV3+Cu2+，由此可見Cu2+在反應(yīng)中起_作用，而反應(yīng)物Fe3+出現(xiàn)在反應(yīng)歷程的_階段。18. (5210) O3分解反應(yīng)為 2O33O2 ，在一定溫度下, 2.0 dm3容器中反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)測出O3每秒消耗1.5010-2 mol, 則反應(yīng)速率為_moldm-3s-1, 氧的生成速率為_moldm-3s-1, dx /dt為_ moldm-3s-1. 19. (5212) 分別用反應(yīng)物和生成物表示反應(yīng)A3B2C 的反應(yīng)速率, 并寫出它們間關(guān)系為： 。 20. (5662) N2和H2合成NH3, 在400下, 動力學(xué)實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果表明沒有催化劑時(shí), 其活化能為334.9 kJmol-1 ，用Fe催化時(shí), 活化能降至167.4 kJmol-1。 假定催化和非催化反應(yīng)的指前因子相等, 則兩種情況下，反應(yīng)速率常數(shù)之比值kc a t / k0) =_。 三、計(jì)算題 1. 15 分 (5896) 多數(shù)烴類氣相熱分解反應(yīng)的表觀速率方程對反應(yīng)物級數(shù)一般為0.5, 1.0和1.5等整數(shù)和半整數(shù)。這可以用自由基鏈反應(yīng)機(jī)理來解釋。設(shè)A為反應(yīng)物，R1, R2, R6為產(chǎn)物分子，X1, X2為活性自由基。鏈引發(fā) AR1 + X1 慢 (1)鏈持續(xù) A + X1R2 + X2 (2) X2R3 + X1 (3)鏈終止 2X1R4 (4) X1 + X2R5 (5) 2X2R6 (6)試分別假設(shè)鏈終止步驟為(4), (5), (6)三種情況下，按上述機(jī)理推求A的分解速率方程。2. (10分) 實(shí)驗(yàn)表明：氧化亞氮(N2O)均相分解的主反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式為：N2O N2+O2, 速率方程為： -dN2O/dt = k1N2O2 / (1+ k2N2O), 式中： k1 = 1019. 69exp(-342.3103/RT), k2=108. 69exp(-118.8103/RT) (A) 問這反應(yīng)的活化能是多少? (B) 求極限情況下的活化能 3. 10 分 (5660) 在 673 K 時(shí), 設(shè)反應(yīng) NO2(g)NO(g) 1/2 O2(g) 可以進(jìn)行完全, 產(chǎn)物對反應(yīng)速率無影響, 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明該反應(yīng)是二級反應(yīng)，dNO2/dtkNO22, k與溫度 T之間的關(guān)系為： ln k12886.7/(T/K)20.27 (k 單位為 mol-1dm3s-1) (甲) 求此反應(yīng)的指前因子 A 及實(shí)驗(yàn)活化能 Ea (乙) 若在 673 K 時(shí), 將 NO2(g)通入反應(yīng)器, 使其壓力為 26.66 kPa, 發(fā)生上述反應(yīng), 試計(jì)算反應(yīng)器中的壓力達(dá)到 32.0 kPa 時(shí)所需的時(shí)間(設(shè)氣體為理想氣體) 。 4. (10分) 今研究金屬離子M2+與四苯基卟啉(H2TPP)在水溶液中生成金屬卟啉的動力學(xué)，擬定了如下反應(yīng)歷程：H2TPPTPP2- + 2H+ ，TPP2- + 2H+H2TPP ，M2+ + TPP2-MTPP（1） 請寫出該反應(yīng)的總反應(yīng)方程；（2） 求MTPP生成反應(yīng)速率方程；（3） 在什么條件下對H2TPP為一級反應(yīng)？5. 15 分 (5336) 某溶液中的反應(yīng) A + B P， 當(dāng) A0 = 110-4 moldm-3， B0 = 110-2 moldm-3 時(shí)，實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下吸光度隨時(shí)間的變化如下表： t/min 0 57 130 298K A(吸光度) 1.390 1.030 0.706 0.100 308K A(吸光度) 1.460 0.542 0.210 0.110 當(dāng)固定 A0 = 110-4 moldm-3 ，改變 B0 時(shí)，實(shí)驗(yàn)測得 t1/2 隨 B0 的變化 如下：(298 K) B0/moldm-3 110-2 210-2 t1/2 /min 120 30 設(shè)速率方程為 r = kAaBb，求 a ，b 及 k和Ea。 6. 10 分 (5413) 在 363 K時(shí), 環(huán)己烷中研究熱分解反應(yīng)。用分光光度計(jì)測得吸光度(A)與時(shí)間之關(guān)系為： t/min 0.00 3.00 12.00 15.00 A 1.924 1.649 0.964 0.813 用氣相色譜法得到不同時(shí)刻之峰面積(S)為： t/min 0.00 3.00 10.00 15.00 S 2.520 2.098 1.345 1.014 求反應(yīng)級數(shù)及 k值, 比較二種方法的結(jié)果。 四、問答題 1. 10 分 (5667) A的平行分解反應(yīng)中, 反應(yīng)級數(shù)都相同 1 R (目的物) 2 A S 3 B 分別討論：(1)E1E2, E3 (2)E2E1E2 時(shí)，R收率最大時(shí)的溫度。 2. 5 分 (5399) 對于一級反應(yīng)，試證明在相同溫度下，轉(zhuǎn)化率達(dá) 99.9 所需的時(shí)間約為轉(zhuǎn)化率 達(dá) 50 所需的時(shí)間的 10 倍。 3. 10 分 (5620) 壓力在1p$ 和10p$ 間, 反應(yīng)物A在400時(shí)的分解反應(yīng)是一級反應(yīng)。 (A) 試從反應(yīng)機(jī)理求證為一級反應(yīng) (設(shè)k-1Ak2) A+AA*+A , A*R+S (B) 假設(shè)這種機(jī)理是正確的，而不象其他機(jī)理需要另外的證據(jù), 為此, 再需進(jìn)行怎樣的實(shí)驗(yàn), 預(yù)期能得到什么結(jié)果? 4. 5 分 (5606) 有一平行反應(yīng): AB+C (1); AD+E (2) 其中B和C為所需產(chǎn)物, 而D和E為不需要的副產(chǎn)物。 若此兩個(gè)反應(yīng)的指前因子相同, 并與溫度無關(guān), 但反應(yīng) (1) 的活化能大于反應(yīng) (2) 的。 試以lnk 1/T對這兩個(gè)平行反應(yīng)作一關(guān)聯(lián)圖, 借以說明：改變反應(yīng)溫度有無使反應(yīng) (1) 速率超過反應(yīng) (2) 的可能? 動力學(xué)一、1. (5301) (C)2. (5707) (A)3. (5308) (B)4. (5291) (A)5. (5276) (A)6. (5278) (B)7. (5263) (B)8. (5223) (A) kC= kp(RT)9. (5426) (D)10. (5264) (A)11. (5561) (A)12. (5704) (B)13. (5281) (B) 14. (5273) (B) 15. (5258) (B)16. (5562) (B)17. (5297) (B) 18. (5204) (D)19. (5302) (D)20. (5651) (A)二、1. (5673) 4.8710-3 s-12. (5664) 63.1 kJmol-1 ln(k2/k1) =ln(50/5)=(Ea/8.314)(1/275-1/300)3. (5207) - k (2pt- p0)24. (5838) k2 k1, k-1 k1 或 k2+ k-1 k1 Bss = k1/(k-1+ k2)A5. (5629) k1k2 或 6. (5228) k1 = k 7. (5311) 一級8.一級 ; s-19. (5310) 1 10. (6366) 1975 k(I-)/k(uncat) =expE(uncat)-E(I-)/RT11. (5464) 級數(shù)為1, tln2k1.87104 s 12. (5659) 013. (5238) 因?yàn)榛瘜W(xué)計(jì)量關(guān)系式不應(yīng)該影響速率方程, 所以此反應(yīng)的速率方 程不變14. (5209) 0.7510-4, 1.5010-4, 3.0010-4 15. (5432) k =0.1318 a-1 lg =- =-0.57 x =5.4 mg 16. (5433) t1/2 =0.693/ k =2310 s 17. (5986) 催化劑 在決速步后18. (5210) 0.7510-2, 2.2510-2, 1.5010-2.19. (5212) rArBrC20. (5662) k(cat)/k0 =exp-E(cat)-E/RT=1013 三、1. 15 分 (5896) -=k0A+k1AX1 ，終止反應(yīng)為(4) dX1/dt=0 ，dX2/dt=0 ，X1=A -=k0A+k1A （5分） 終止反應(yīng)為(5) dX1/dt=0 ， dX2/dt=0 ， X2= X12 -X1 -=0 ，所以 X1便是與k有關(guān)的常數(shù)，令X1=k -=(k0+k1k)A （5分） 終止反應(yīng)為(6) -=2k0A+k2A （5分）2. 10 分 (5666)(A) 因?yàn)樗俾史匠滩环蠞舛瘸朔e的形式, 因此反應(yīng)級數(shù)概念不適用, 且有二個(gè)速率常數(shù), 因此在所有情況下都不能用統(tǒng)一的Ea值來描述。 (4分)(B) 極限情況： 1 k2N2O, Ea,1=342.3 kJmol-1 (3分)1 k2H+2時(shí) ，r=k1H2TPP （4分）5. 15 分 (5336) cB,0 cA,0 r = kcAa k = kcBb 用一級反應(yīng)嘗試： k = 代入 298 K 的數(shù)據(jù)： k= 5.7410-3 min-1 k = 5.8110-3 min-1 可視為常數(shù)，a = 1 k平均 = 5.77510-3 min-1 (3分) b = 2 (3分) 298 K k1= k/c2B,0=